CN102130238A

CN102130238A - 蓝宝石衬底led芯片的切割方法

Info

Publication number: CN102130238A
Application number: CN2010106202545A
Authority: CN
Inventors: 张汝京; 肖德元; 饶青
Original assignee: Enraytek Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: Enraytek Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2030-12-29
Also published as: CN102130238B

Abstract

本发明公开了一种蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，该方法包括划片槽光刻；两步感应耦合等离子体干法刻蚀分别对氮化镓和蓝宝石衬底进行刻蚀，形成划片槽；以及去除剩余的光刻胶，并对所述LED芯片进行清洗；从而避免了在划片过程中造成划片槽侧壁步平整及损伤，并且在划片槽内没有残留微粒，从而不会影响LED芯片的发光效率。

Description

蓝宝石衬底LED芯片的切割方法

技术领域

本发明涉及LED制备技术领域，尤其涉及一种蓝宝石衬底LED芯片的切割方法。

背景技术

发光二极管(LED，Light Emitting Diode)是响应电流而被激发，从而产生各种颜色的光的半导体器件。其中，以氮化镓(GaN)为代表的III-V族化合物半导体由于具有带隙宽、发光效率高、电子饱和漂移速度高、化学性质稳定等特点而在高亮度蓝光发光二极管、蓝光激光器等光电子器件领域有着巨大的应用潜力，引起了人们的广泛关注。

蓝光LED芯片通常是在蓝宝石衬底上采用气相沉积的方法生长GaN发光层，目前蓝光LED芯片的尺寸普遍为2英寸，在LED终端应用封装前需要将若干英寸大的芯片切割成更小尺寸的芯片单元(die)。在生产规模迅速扩大、成本不断降低的过程中，GaN/蓝宝石LED芯片切割一直是需要解决的技术难题之一，且成为阻碍其生产成本进一步降低的一个瓶颈，这是因为，GaN/蓝宝石比一般的GaAs、GaP等化合物半导体材料要坚硬的多，若采用传统的机械方式划片，将会给LED芯片带来损伤，从而造成成品率低、产量低和成本高等诸多问题。

为了解决上述问题，目前比较有效的方法是采用激光划片裂片方式对蓝宝石衬底LED芯片的正面进行切割，请参考图1至图5，其中，图1为现有的蓝宝石衬底LED芯片切割方法的步骤流程图，图2至图5为现有的蓝宝石衬底LED芯片切割方法各步骤对应的器件结构示意图，结合图1至图5所示，现有的蓝宝石衬底LED芯片切割方法包括如下步骤：

S101、将所述蓝宝石衬底101进行背面减薄至50～100um，其中所述蓝宝石衬底101上已制备有LED芯片102及电极，如图2所示；具体地，通过研磨(lapping)及抛光(polishing)对所述蓝宝石衬底101进行背面减薄；

S102、利用激光对所述LED芯片102进行划片，形成V形激光切缝104，如图3所示；划片后的LED芯片102的俯视图如图4所示；

S103、对所述LED芯片102进行裂片；具体地，用裂片机在所述V形激光切缝104处集中应力进行裂片加工；以及

S104、对所述LED芯片102进行扩张，形成多个LED芯片单元103，如图5所示。

切割完成后，再对所述多个芯片单元103分别进行封装及测试。

其中，所述激光的波长为266nm，由紫外线二极管泵浦固体激光器产生。

与传统的机械划片相比，激光划片的划片速度得到了很大的提高，有助于降低成本。

然而，现有的激光划片法存在以下的缺点和不足之处：

1)在划片过程中会造成所述V形激光切缝104的侧壁不平整，并伴有损伤，从而使得LED芯片单元的侧出光面不平整，影响发光效率；

2)采用正面激光划片技术，会在所述V形激光切缝104内残留一些微粒105，如图2所示，从而影响LED芯片单元的侧面出光。

因此，怎样提供一种有效可靠的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法已成为业界目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，以解决现有的切割方法影响LED芯片性能的问题。

为解决上述问题，本发明提出一种蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，该方法包括如下步骤：

将所述蓝宝石衬底进行背面减薄至50～100um，其中所述蓝宝石衬底上已制备有LED芯片及电极；

在所述LED芯片正面上光阻，并对所述光阻进行光刻，在所述光阻上形成划片槽图案；

以所述被图案化的光阻为掩膜，在第一刻蚀条件下对所述LED芯片进行感应耦合等离子体干法刻蚀，直至刻蚀到所述蓝宝石衬底；

以所述被图案化的光阻为掩膜，在第二刻蚀条件下对所述蓝宝石衬底进行感应耦合等离子体干法刻蚀，刻蚀深度为10～20um，形成划片槽；

去除剩余的光刻胶，并对所述LED芯片进行清洗；

对所述LED芯片依次进行裂片及扩张，形成多个LED芯片单元。

可选的，所述光阻上形成的划片槽图案的宽度为2～20um。

可选的，所述LED芯片为氮化镓LED芯片。

可选的，所述第一刻蚀条件为：

刻蚀气体为：Cl₂和Ar，且Cl₂∶Ar为1∶1～4∶1；

腔室压力为：5mTorr～1.0Torr；

底板功率为：200W～300W；

线圈功率为：300W～1000W。

可选的，所述Cl₂∶Ar为3∶1～4∶1。

可选的，所述第二刻蚀条件为：

刻蚀气体为：BCl₃、He及Ar，且BCl₃∶(He+Ar)为1∶1～4∶1；

腔室压力为：5mTorr～1.0Torr；

底板功率为：200W～300W；

线圈功率为：300W～1000W。

可选的，所述氮化镓LED芯片包括从下至上依次生长的N型GaN层、InGaN多量子阱有源层、P型GaN层以及透明导电层。

可选的，在形成多个LED芯片单元后，还包括对所述多个芯片单元分别进行封装及测试的步骤。

与现有技术相比，本发明提供的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法包括划片槽光刻；两步感应耦合等离子体干法刻蚀分别对氮化镓和蓝宝石衬底进行刻蚀，形成划片槽；以及去除剩余的光刻胶，并对所述LED芯片进行清洗；从而避免了在划片过程中造成划片槽侧壁步平整及损伤，并且在划片槽内没有残留微粒，从而不会影响LED芯片的发光效率。

附图说明

图1为现有的蓝宝石衬底LED芯片切割方法的步骤流程图；

图2至图5为现有的蓝宝石衬底LED芯片切割方法各步骤对应的器件结构示意图；

图6为本发明实施例提供的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法的步骤流程图；

图7至图8为本发明实施例提供的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法步骤中的器件剖面图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，提供一种蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，该方法包括划片槽光刻；两步感应耦合等离子体干法刻蚀分别对氮化镓和蓝宝石衬底进行刻蚀，形成划片槽；以及去除剩余的光刻胶，并对所述LED芯片进行清洗；从而避免了在划片过程中造成划片槽侧壁步平整及损伤，并且在划片槽内没有残留微粒，从而不会影响LED芯片的发光效率。

请参考图6至图8，其中，图6为本发明实施例提供的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法的步骤流程图，图7至图8为本发明实施例提供的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法步骤中的器件剖面图，如图6以及图7至图8所示，本发明实施例提供的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法包括如下步骤：

S201、将所述蓝宝石衬底201进行背面减薄至50～100um，其中所述蓝宝石衬底201上已制备有LED芯片202及电极；

S202、在所述LED芯片202正面上光阻203，并对所述光阻203进行光刻，在所述光阻203上形成划片槽图案；

S203、以所述被图案化的光阻203为掩膜，在第一刻蚀条件下对所述LED芯片202进行感应耦合等离子体干法刻蚀，直至刻蚀到所述蓝宝石衬底201，如图7所示；

S204、以所述被图案化的光阻203为掩膜，在第二刻蚀条件下对所述蓝宝石衬底201进行感应耦合等离子体干法刻蚀，刻蚀深度为10～20um，形成划片槽204，如图8所示；

S205、去除剩余的光刻胶203，并对所述LED芯片202进行清洗；去除刻蚀残留物；

S206、对所述LED芯片202依次进行裂片及扩张，形成多个LED芯片单元。

进一步地，所述光阻203上形成的划片槽图案的宽度d为2～20um。

进一步地，所述LED芯片202为氮化镓LED芯片。

进一步地，所述第一刻蚀条件为：

刻蚀气体为：Cl₂和Ar，且Cl₂∶Ar为1∶1～4∶1；

腔室压力为：5mTorr～1.0Torr；

底板功率为：200W～300W；

线圈功率为：300W～1000W。

进一步地，所述Cl₂∶Ar为3∶1～4∶1。

进一步地，所述第二刻蚀条件为：

刻蚀气体为：BCl₃、He及Ar，且BCl₃∶(He+Ar)为1∶1～4∶1；

腔室压力为：5mTorr～1Torr；

底板功率为：200W～300W；

线圈功率为：300W～500W。

进一步地，所述氮化镓LED芯片202包括从下至上依次生长的N型GaN层、InGaN多量子阱有源层、P型GaN层以及透明导电层。

进一步地，在形成多个LED芯片单元后，还包括对所述多个芯片单元分别进行封装及测试的步骤。

综上所述，本发明提供了一种蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，该方法包括划片槽光刻；两步感应耦合等离子体干法刻蚀分别对氮化镓和蓝宝石衬底进行刻蚀，形成划片槽；以及去除剩余的光刻胶，并对所述LED芯片进行清洗；从而避免了在划片过程中造成划片槽侧壁步平整及损伤，并且在划片槽内没有残留微粒，从而不会影响LED芯片的发光效率。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，包括如下步骤：

去除剩余的光刻胶，并对所述LED芯片进行清洗；

对所述LED芯片依次进行裂片及扩张，形成多个LED芯片单元。

2.如权利要求1所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，所述光阻上形成的划片槽图案的宽度为2～20um。

3.如权利要求2所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，所述LED芯片为氮化镓LED芯片。

4.如权利要求3所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，所述第一刻蚀条件为：

刻蚀气体为：Cl₂和Ar，且Cl₂∶Ar为1∶1～4∶1；

腔室压力为：5mTorr～1.0Torr；

底板功率为：200W～300W；

线圈功率为：300W～1000W。

5.如权利要求4所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，所述Cl₂∶Ar为3∶1～4∶1。

6.如权利要求3所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，所述第二刻蚀条件为：

刻蚀气体为：BCl₃、He及Ar，且BCl₃∶(He+Ar)为1∶1～4∶1；

腔室压力为：5mTorr～1Torr；

底板功率为：200W～300W；

线圈功率为：300W～500W。

7.如权利要求3所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，所述氮化镓LED芯片包括从下至上依次生长的N型GaN层、InGaN多量子阱有源层、P型GaN层以及透明导电层。

8.如权利要求1所述的蓝宝石衬底LED芯片的切割方法，其特征在于，在形成多个LED芯片单元后，还包括对所述多个芯片单元分别进行封装及测试的步骤。